thiết kế máy đập nón đập thô kkd900160

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU MÁY THIẾT KẾTa thiết kế máy đập nón đập thô dùng để nghiền đá vôi ,sơ đồ động của máy như hình vẽ : Nguyên lý làm việc: Buồng nghiền trong máy nghiền nón được tạo nê

MỤC LỤC

Tổng quan ……… 1

Chương I : giới thiệu máy thiết kế 3

Chương II: tính toán các thông số cơ bản 1 yêu cầu kỹ thuật 5

2 xác định tỷ số nghiền 5

3 xác định các kích thước sơ bộ 6

4 xác định năng lượng nghiền 6

5 tính góc ôm 8

6 xác định vận tốc trục lệch tâm 10

7 xác định công suất 12

8 xác định năng suất 13

Chương III:tính toán bộ truyền 1 tính toán tỉ số truyền 14

2 xác định công suất và môment trên các trục 15

Chương IV: tính toán thiết kế chi tiết máy 1 thiết kế bộ truyền đai 16

2 thiết kế bộ truyền bánh răng côn 19

3 thiết kế trục 27

4 chọn ổ lăn 36

Chương V: một số mẫu máy thực tế 38

Tài liệu tham khảo 40

Hiện nay nước ta đang trên đà phát triển nên việc xây dựng cơ sởhạ tầng và các công trình kiến trúc, nhà ở phát triển mạnh Trướcđây việc xây dựng chủ yêu dựa trên sức người nên năng suất khôngcao, chất lượng cũng không đảm bảo Trong mấy thập kỉ gần đây,nền kinh tế cũng như khoa học kỹ thuật của ta rất phát triển nên tacũng dần dần áp dụng các loại máy tự động vào quá trinh xây dựngnhằm giảm sức lao động cho con người, tăng năng suất lao độngđồng thời nâng cao chất lượng của công việc Các máy phục vụ choquá trình xây dựng có nhiều chủng loại, từ máy vận chuyển như cácloại xe máy ủi, cần trục….máy tạo ra các nguyên liệu ban dầu nhưmáy đập đá, máy nghiền…Các máy xây dựng trên, nhất là các máyđập đá giữ vai trò rất quan trọng trong các công trình xây dựng.Có nhiều chủng loại máy đập đá, tùy vào mục đích sử dụng mà tachọn loại máy thích hợp Sau đây là một số loại máy đập đá tiêubiểu:

 Máy đập má: là loại máy dùng để đạo các vật liệu có

kích thước, cỡ cục trung bình và lớn Kết cấu của máy thường đơngiản, bền, dễ dàng trong việc sử dụng Vật liệu trong máy đượcnghiền giữa hai má cố định và di động theo chu kỳ

và trung bình Trong máy đập nón vật liệu đựơc phá vỡ giữa nónngoài và nón trong bằng phương pháp ép nón trong lên vật liệu.Nón này hoặc sẽ lặc quanh điểm cố định hay dịch chuyển theo quỹđạo tròn, thực hiện chuyển động tịnh tiên Trong những chuyểnđộng trên của nón sẽ tạo ra những hình nón hoặc lại gần hoặc tách

xa nhau Khi nón đến gần, vật liệu sẽ bị đập vỡ, khi tách xa vật liệusẽ rơi xuống dưới.

sản xuất vật liệu xây dựng, đặc biệt dùng để nghiền những loại vậtliệu dính và ẩm ướt No cũng được sử dụng để đập lần hai nhữngvật liệu cứng như đá vôi, than, các loại quặng…Quá trình đập vậtliệu trong máy đập trục được thực hiển bởi hai trục đập quay ngượcchiều nhau Vật liệu đem đập đưa vào phía trên lọt qua khe hở giữahai trục và bị bóp nát ở đấy, sản phẩm sau khi đập tự tháo ra khỏimáy dưới tác dụng của trọng lực

Máy đập búa: có vỏ bằng thép, mặt trong lót các tấm đập làm

bằng thép CT5 Để các cục vật liệu được đập mạnh hơn, người talàm các tấm đập có gắn ở phía trên bề mặt đập Phía dưới của vỏcó hai cửa(mỗi phía một cửa) có nắp đóng kín Các cửa này dùngđể sửa chữa máy đập và quan sát máy Khi trục quay dưới tác dụngcủa lực ly tâm các búa đựơc văng ra theo chiều hướng tâm và gâynên lực đập rất lớn đập nát vật liệu Các máy này thường dùng đểđập apatit klinker…

Chúng ta sẽ nghiên cứu về máy đập nón đập thô, một loại máy đậpkhá thông dụng hiện nay thường dùng để đập các loại đá cỡ lớn vàtrung bình

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU MÁY THIẾT KẾ

Ta thiết kế máy đập nón đập thô dùng để nghiền đá vôi ,sơ đồ động của máy như hình vẽ :

Nguyên lý làm việc:

Buồng nghiền trong máy nghiền nón được tạo nên bởi hai mặt nón,trong đó có một mặt nón cố định và nón di động Nón di động 8được gắn cứng với trục nón 10 ma đầu dưới của nó được lồng vàobạc lệch tâm 7 sao cho đường tâm của trục nón lệch một khoảngnào đó so với đường tâm của máy nghiền ( đường trục của chuyểnđộng quay tròn) Trục nón được treo trên xà đỡ 11 Vì vậy nhữngmáy nghiền này còn được gọi là máy nghiền nón có trục nón côngxôn Bạc lệch tâm được dẫn động quay tròn nhờ cơ cấu dẫn độngnên nón di động nhận được chuyển động lắc Tâm lắc của máytrùng với tâm ổ treo trục nón

Khi máy nghiền nón làm việc đường tâm của trục nón di động vạchthành một mặt có đỉnh là điểm O, khi đó các đường sinh của mặtnón di động lần lượt tiến sát vào mặt cố định, rồi sau đó lại tách xachúng, cứ như là mặt nón di động lăn trên mặt nón cố định qua lớp

đá nghiền trong buồng nghiền Do vậy, việc nghiền đá liên tụcđược thực hiện Vậy về nguyên tắc máy nghiền nón làm việc cũngtươngtự như máy nghiền má, nhưng trình nghiền và xả ở đây là liêntục, vòng vùng nghiền và vùng xả là đối xứng nhau và thay đổitheo chiều quay của nón nghiền di đông Chính vậy, vào bất cứ thờiđiểm nào cũng xảy ra sự tiến sát hai mặt nón vào nhau tại chỗ nàođó và ở đó vật liệu bị nghiền, còn vùng đối xứng qua tâm máy, mặtnón di động lại tách xa nón cố định nên tại đó cửa xả để mở rộngđể đá rơi xuống.

Chuyển động của nón di động là phức tạp Khi không tải, lực masát giữa trục và bạc lệch tâm lớn hơn ma sát giữa trục và ổ treo Dođó nón di động chuyển động quay tròn quanh đường tâm mình theohướng quay của bạc lệch tâm với tốc độ n1 Phụ thuộc vào tươngquan giữa các lực ma sát, số vòng quay n1 có thể thay đổi từ 0 đến n– số vòng quay của bạc lệch tâm

Chuyển động quay đó của nón di động là không có lợi, vì sẽ tạo ratải trọng động lớn ở thời điểm nạp liệu Để khắc phục hiện tượngnày, ta đặt cơ cấu phanh, hãm chuyển động quay đó

Máng xả liệu có thể bố trí ở một bên hay ở chính tâm máy Mángxả liệu đặt ở một bên làm tăng chiều cao của máy và khe xảthường bị tắc Máng xả liệu đặt hai bên khắc phục đựơc nhượcđiểm trên song đòi hỏi hai băng tải thu sản phẩm Máng xả liệu đặt

ở chính tâm vừa đảm bảo vừa không tắc vừa dễ tháo lắp Máynghiền nón thường sử dụng dẫn động bằng đai vì dễ sử dụng, songcồng kềnh, nặng nề và khó khởi động khi buồng nghiền chứa vậtliệu Sau đây chúng ta sẽ đi vào phần tính toán cụ thể các thông sốkỹ thuật của máy nghiền nón nghiền thô

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN

1 YÊU CẦU KỸ THUẬT:

♦ Chiều rộng nạp liệu: 0,5 m

♦ Kích thước lớn nhất của vật liệu đề nghị nạp : 0,4 m

♦ Chiều rộng khe ra : 0,075 m

♦ Năng suất khối lượng : 390 T/h

♦ Công suất động cơ : 125 kw

♦ Số lần lắc nón đập trong 1 giây: n = 2,67 v/s

♦ Khối lượng máy đập không kể thiết bị phụ : 38,54 T

Tỷ số nghiền là tỷ số giưã kích thước trung bình cục vậy liệu nạpvà kích thước trung bình của cục vật liệu xả Tỷ số nghiền i là đạilượng đặc trưng cho năng lượng nghiền , giá trị i càng lớn thì nănglượng nghiền càng cao ngược lại giá trị i càng nhỏ thì năng lượngnghiền càng nhỏ

i = 0,86d b Với b là chiều rộng khe nạp liệu (mm)

d là chiều rộng khe ra liệu (mm)Theo yêu cầu kỹ thuật ta có:

Chiều rộng khe nạp liệu b=500 mmChiều rộng khe ra liệu d=75 mmVậy tỷ số nghiền là:

i = 0,85x500 =5,2

Ta thiết kế máy nghiền nón để nghiền đá vôi Một số thông số kỹthuật của đá vôi:

Modul đàn hồi E= 3,5x104 MN/m2

Hệ số ma sát trượt giữa vật liệu và tấm đập f=0,32

3 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC SƠ BỘ CỦA MÁY:

Qua các tài liệu thiết kế của Liên Xô, một số đặc tinh kỹ thuật củamáy đập nón đập thô KKD 500/75, ta dùng để tham khảo:

-Kích thước đá nạp lớn nhất: 400 mm

-Chiều rộng cửa nạp : 500 mm

-Chiều rộng cửa xả : 75 mm

-Năng suất ứng với khe hở ra đá :150 m3/h

-Đường kính cơ sở nón côn di động :1220 mm

-Bán kính lệch tâm của trục : 14 mm

-Số vòng quay của côn di động :2,6 v/s

-Công suất động cơ :125 KW

-Khối lượng máy không kể động cơ : 45 Tấn

-Kích thước bao:

Dài : 3330 mmRộng : 2450 mmCao : 3540 mmGóc ôm nón cố định α1 = 130

Góc ôm nón di động α2 = 120

4 XÁC ĐỊNH NĂNG LƯỢNG NGHIỀN THEO MỨC NGHIỀN:

Có nhiều cách xác định năng lượng nghiền, ta có thể dựa trên cácđịnh luật cơ bản sau:

Định luật Rittinger:

Công tiêu tốn để làm nhỏ vật liệu sẽ tỉ lệ thuận với bề mặt nhậnđược của vật liệu thành phẩm Tức là khi phá vỡ cục vật liệu sẽxuất hiện các bề mặt mới, khi đó lớp phân tử của những bề mặt nàysẽ tạo ra năng lượng chỉ được gọi là năng lượng về mặt của vật thể Năng lượng nghiền tỷ lệ thuận với số bề mặt nhận được

A k i 1

D

−

= (J/kg) (1.4[1])Với i là mức nghiền

D là kích thước cỡ cục vật liệu (m)

k là hệ số không đổi

Định luật Rintinger không tính đến năng lượng cho biế dạng đànhồi, biên dạng dẻo của vật thể mà chỉ tính đến năng lượng tạo ra bềmặt mới và các hiện tượng liên quan tới nó Đinh luật này thườngđược sử dụng để tính năng lượng nghiền trong quá trình nghiền mịn.Định luật Kirpitrev & Kik:

Năng lượng cần thiệt để nghiền hình dạng hình học của vật nào đósẽ tỉ lệ thuận với thể tích hay khối lượng của chính vật đó

Định luật được biểu diễn bằng công thức:

tâm đến năng lượng tạo ra các bề mặt mới để thắng các thành phầnlực ma sát ngoài, trong và năng lượng mất mát do sóng âm, điện vàhiện tượng nhiệt Vì vậy nó được sử dụng trong quá trinh va đập.Định luật Bond

Đây là định luật kết hợp giữa hai định luật Rintinger và Kik.Theo định luật này thì năng lượng truyền cho vật nghiền khinén lúc đầu phân bố theo khối lượng sau đó sẽ tập trung vào các bềmặt xuất hiện tỉ lệ với D3, nhưng khi dần xuất hiện trên bề mặt vếtnứt thì năng lượng này sẽ tập trung vào các bề mặt ở các cạnh vếtnứt khi đó nó sẽ tỉ lệ với D2 Trên cơ sở này cho rằng công phá vỡvật thể sẽ tỉ lệ với D2,5

Kirpitrev-Như vậy định luật Bond được biểu diễn bằng công thức:

Qua ba định luật trên ta thấy định luật của Kirpitreve-Kik là phùhợp để tính năng lượng nghiền cho máy đập nón của ta.Vì vậy ta cóthể xác định năng lượng nghiền theo công thức:

2*2

V A

E

σ

=

Trong đó σ : ứng suất bền nén của vật liệu σ = 70 (MN/m2)

E : mô đun đàn hồi của vật liệu E = 3,5x104 (MN/m2)

V : thể tích đá bị nghiền sau một vòng quay(m3).Thể tích này đượcxác định là hiệu số của thể tích khi nạp và thể tích khi xả

d

D x

d D

66

πππ

=

Trong đó: D là đường kính lớn nhất của đá nạp trong buồng nghiền(m)

d là đường kính lớn nhất của sản phẩm nghiền (m)

12

)( 2 2

2 2

2 2

105,312

)075,04,0(37,170

x x

x x

Vật liệu trong máy nghiền chỉ nghiền được khi góc giữa hai máđập không quá một giá trị giới hạn nào đó Nếu vượt qua giá trị đóthì vật liệu không giữ lại trên má đập mà bị trồi lên trên Nhưngmặt khác nếu góc này quá nhỏ thì mức độ nghiền sẽ thấp, năngsuất nghiền không cao

Sơ đồ xác định góc ôm

Gọi α là góc ôm giữa hai má cố định và di động

α = α1 + α2

Trong đó :

α1, α2là góc ôm của hai má cố định và di động

G là trọng lượng cục vật liệu

P và P1 là lực ép của hai má tác dụng lên cục vật liệu

T và T1 là lực ma sát của hai má tác dụng lên cục vật liệu

T = fxP

T1 = fxp1

Với f là hệ số ma sát giữa vật liệu và má f=0,32

Điều kiện cân bằng của cục vật liệu khi hai nón ép lại :

α1

P1 P x y

α : góc ôm lớn nhất của má di động và má cố định

Như vậy với giá trị α=2ϕ thì cục vật liệu sẽ ở trạng thái không ổnđịnh, vậy để quá trình nghiền được thuận lợi thì phải lấy α < 2ϕ

α=2ϕ =2 arctg f = 2 arctg(0,32)=35,50

Mà αnp = 0,65xα = 210 mà αnp = α1 + α2 , vậy ta có :

α1 = 110

α2 = 100

6 XÁC ĐỊNH VẬN TỐC TRỤC LỆCH TÂM:

Xét cục vật liệu rơi ở độ cao h

Khi má di động tách hoàn toàn thì trục lệch tâm quay được nửavòng Khi đó thời gian tách má là

Trong đó n : là số vòng quay của trục lệch tâm (vg/s)

ω : là vận tốc góc (rad/s)Khoảng thời gian đó vật liệu phải rơi kịp xuống

h

π

=

của má di động

r rs

Hành trình má di động

Với r là bán kính lệch tâm

Vậy ta có độ cao h là

1011

785

= Vậy n = 4x60 = 240 (vg/ph)

7 XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT :

- Công suất lý thuyết

E

n d D D

12

2 2 2

Trong đó DH là đường kính đáy nón di động =1390 (mm)

D , d lần lượt là kích thước của vật liệu nạp vàxả

n số vòng quay trục lệch tâm (vg/s)

E mô đun đàn hồi của vật liệu

σn ứng suất nén của vật liệu =70 MN/m2

Vậy ta có công suất là

KW x

x

x x

x x

105312

407504039170

4

2 2

2 2

,,

),,(

= πCông suất cần thiết của động cơ:

Với η =ηđ* ηổ lăn2*ηbr*ηk = 0,95*0,982*1*0,95 = 0,884

ηbr hiệu suất bộ truyền bánh răng

ηk hiệu suất khớp

ηđ : hiệu suất của bộ truyền đai

ηκ : hiệu suất của khớp nối

Số vòng quay sơ bộ của động cơ:

n = 4*2*3*60 =1440 (v/ph)

Ta chọn động cơ điện 4A280M4Y3 có các thông số sau:

+ công suất danh nghĩa N = 132(kw)

8.XÁC ĐỊNH NĂNG SUẤT NGHIỀN :

Từ sơ đồ hình dưới ta có thể xác định được năng suất máy đập:

Năng suất thể tích :

*

αα

ϕ

tg tg

n r r a

D H

+

+

(m3/h)

V: thể tích vật liệu đi ra khỏi máy sau một vòng quay

n: số vòng quay trong một giây

ϕ: góc ma sát của vật liệu

Thay các thông số vào ta được QV=183(m3/h)

Năng suất khối lượng

*

Trong đó γ khối lượng riêng (kg/m3)

Qv năng suất thể tích Vậy năng suất khối lượng là

Qk = Qv xγ = 480 (T/h)

CHƯƠNG III : TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN 1.Tính toán tỉ số truyền của bộ truyền :

Sơ đồ truyền động

Sơ đồ truyền động của máy nghiền bao gồm từ động cơ tới bộtruyền đai thông qua khớp tới bộ truyền bánh răng côn

-Tỷ số truyền toàn bộ là

dc

truc

n i n

=Trong đó ndc là số vòng quay của động cơ

ntruc là số vòng quay của trục lệch tâm

Theo bảng 3.2 sách cơ sở thiết kế máy ta chọn:

Tỷ số truyền cho bộ truyền đai là id = 3

Tỷ số cho bộ truyền bánh răng côn là ibr = 2,03

2.Xác định công suất và moment trên các trục:

a) Xác định công suất:

Công suất trên trục bánh răng :

,.,

8982

b)Xác định số vòng quay :

Số vòng quay của trục 1 :

4883

c)Tính toán momen xoắn trên các trục :

Moment xoắn trên trục thứ i : Ti = 9,55.10 6 Pi / ni

Với : pi là công suất trên trục thứ i (kw)

ni là số vòng quay trên trục thứ i (v/ph)

moment xoắn trên trục bánh răng:

488

10610

=

= , . * ,

d)Bảng đặc tính kỹ thuật :

CHƯƠNG IV : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY

I) THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI:

1)

Chọn loại đai và vật liệu :

+ Chọn loại đai:vì bộ truyền đai truyền công suất 111,7 kw từ động

cơ điện với số vòng quay trục động cơ 1465 v/ph cũng là số vòngquay của bánh đai nhỏ

Từ công suất truyền và số vòng quay của bánh đai nhỏ theo hình4.22 trang 152 sách cơ sở thiết kế máy ta chọn loại đai thangthường C

+Vật liệu: cao su

Chọn đai tiết diện C có:

Loại đai Kích thước tiết diện Diện tích tiết diện

Đường kính bánh đai nhỏ được chọn theo tiết diện đai d1 =250….400

mm ,chọn theo dãy tiêu chuẩn và thỏa d1 = 1,2 dmin Ta được d1

=1,2*250 =300 mm

Chọn d1 theo tiêu chuẩn vậy d1 = 315 mm

+Vận tốc vòng trên bánh dẫn: v1 = =

60000

1 n

d *

*π

24,16 m/s Đường kính bánh đai lớn:

Sai lệch tỉ số truyền: ∆u=[ (u t −u) u].100%=5,3%<6%

Sai lệch này chấp nhận được

*Xác định khoảng cách trục a:

Khoảng cách trục a được chọn sơ bộ theo d2 Theo bảng 4.23 sách

cơ sở thiết kế máy uđ = 3⇒a=d2 = 1000 mm

Chiều dài đai L được xác định theo a sơ bộ:

Theo bảng tiêu chuẩn (4.13-[2]) ta chọn L = 4500 mm

Nghiệm số vòng chạy của đai trong một giây:

2434mm

∆=(d2−d1)/2=(1000-315)/2=342,5 mm

=

−+

=

⇒

4

534282434

h : chiều cao mặt cắt ngang của dây đai, h=13,5mm

Vậy khoảng cách trục a thoả mãn điều kiện kiểm nghiệm.

*) xác định góc ôm đai:

Góc ôm α1 trên bánh đai nhỏ:

theo (4.7-[2]):

a

x d

−

=180 ( 2 1) 571

kiểm tra điều kiện α1>= 1200 đối với đai sợi tổng hợp ta có điềukiện được thỏa

*)Xác định số đai:

Số đai Z được tính theo (4.16-[2])

Z = [ ]0 1

d

l u z

P K

P1: công suất trên bánh chủ động P1 = Plv = 111,7 KW

[ ]P0 : công suất cho phép, theo bảng 4.19 với v =24,16 m/s, đai loại

C, d1 = 315 mm tra đồ thị 4.21 sách cơ sở thiết kế máy ta được[P0]=14 KW

Kđ : hệ số tải động, theo bảng (4.7-[2]) với tải va đập không ổn địnhtải trọng mở máy đến 300%, Kđ = 1,5

Cα:hệ số ảnh hưởng của góc ôm α1:

Cα = 1,24(1-e− α 1/ 110)

Với α1=141o,vậy Cα = 1,24(1-e− 141/ 110)=0,896

Cu: hệ số xét đến ảnh hưởng của tỉ số truyền u.Với u=3 ⇒ Cu=1,14

Cl : hệ số xét đến ảnh hưởng của chiều dài đai L.

517

,,,

,

=

x x x x

*) tính lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục:

Lực căng trên 1 dây đai được xác định theo công thức:

517111

*,

*,

,

*,

=724 NLực tác dụng lên trục: